Számítások ph-val kombinálva

Számítások pH-val kombinálva Bemelegítő, gondolkodtató kérdések Igaz-e? Indoklással válaszolj! A A semleges oldat pH-ja mindig éppen 7. B A tömény kénsav pH-ja 0 vagy annál is kisebb. C A 0,1 mol/dm3 koncentrációjú sósav pH-ja azonos az ugyanekkora töménységű nátrium-hidroxid pOH-jával. D A C pont 2 oldatának összeöntésekor az oldat semleges lesz, benne sem H+-ion, sem OH--ion nincs. E A 0,1 mol/dm3 koncentrációjú hidrogén-jodid és hidrogén-fluorid – oldatok pH-ja azonos. F A 0,1 mol/dm3 koncentrációjú sósav és kénsav azonos pH-jú. Egyszerű teszt

Számítási feladatok 1) Standard hidrogénelektród készülhet sósavból vagy kénsavoldatból is. Ezt a savat 100-szorosára hígítva, mekkora pH-jú oldatot nyerünk? Mekkora az eredeti oldatok anyagmennyiség-koncentrációja? 2) 10,00 cm3 0,100 mol/dm3-es sósavhoz 1,00 cm3-es részletekben azonos töménységű NaOH-oldatot adagolunk. Mekkora a pH? A táblázatba írjuk a rész- és végeredményt! VNaOH (cm3) nHCl (mmol) 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00 Készítette: Nagy Mária

nNaOH (mmol)

ΣV (cm3)

[H+] (mol/dm3)

[OH-] (mol/dm3)

pH

pOH

Számítások pH-val kombinálva

a) Mekkora a pH-változás 1 cseppel az egyenértékpont előtti és utáni állapotváltozás során? 1,00 cm3 20 csepp. 3) 5-ös pH-jú oldatokat készítünk úgy, hogy töményebb oldatokat 100-szorosra hígítunk. Rendelkezésre álló oldatok:

1,000 . 10-3 mol/dm3-es HCl és HF-oldat 1,017 . 10-3 mol/dm3-es HCl és HF-oldat 0,902 . 10-3 mol/dm3-es HCl és HF-oldat

Milyen tömény oldatokból végezzük a hígítást? KHF = 6 . 10-4 mol/dm3 4) Hogyan változik az alábbi vizes oldatok pH-ja elektrolízis során? NaCl

HCl

H2SO4

250 cm3 oldatokat elektrolizálunk 5,00 A erősségű árammal. A savak pH-ja kezdetben 2. a) Egységnyi pH-változás mekkora pH-t eredményez? b) Ennek eléréséhez mennyi ideig kell elektrolizálni?

5) A perklórsav (HClO4) erős sav. 100 cm3 0,500 mol/dm3 koncentrációjú perklórsav-oldathoz öntünk 250 cm3 10,0 g/dm3-es nátrium-hidroxid-oldatot. A keletkezett oldatot 1,00 dm3-re hígítjuk. Mekkora pHjú oldatot nyerünk?

6) Az ammónia illékony. A tömény ammóniaoldatot tartalmazó palackból már elillanhatott valamennyi gáz. Meghatároztuk töménységét így: sűrűségére 0,89 g/cm3-t mértünk, kis részletét 100-szorosra hígítva 11,2-es pH-jú oldatot nyertünk. a) Hány tömeg%-os a palackban tárolt oldat? b) Hány dm3 20 0C-os gáz 1,0 dm3 vízben oldásával állítható elő ilyen tömény oldat? Kb = 1,8 . 10-5

Készítette: Nagy Mária

Számítások pH-val kombinálva Igaz-e? Indoklással válaszolj! A A semleges oldat pH-ja mindig éppen 7. Nem igaz, a vízionszorzat értéke függ a hőmérséklettől. B A tömény kénsav pH-ja 0 vagy annál is kisebb. Nem igaz, a tömény sav nem disszociál teljesen, s a pH-t híg vizes oldatra alkalmazzuk. C A 0,1 mol/dm3 koncentrációjú sósav pH-ja azonos az ugyanekkora töménységű nátrium-hidroxid pOH-jával. Igaz. D A C pont 2 oldatának összeöntésekor az oldat semleges lesz, benne sem H+-ion, sem OH--ion nincs. Semleges, de vannak benne hidrogén- és hidroxidionok, azonos koncentrációban. Nem igaz. E A 0,1 mol/dm3 koncentrációjú hidrogén-jodid és hidrogén-fluorid – oldatok pH-ja azonos. Nem igaz, a HF gyenge sav, nem teljes a disszociációja. F A 0,1 mol/dm3 koncentrációjú sósav és kénsav azonos pH-jú. Nem igaz, a sósav 1 értékű, a kénsav 2 értékű sav. 1

C

E

1) Standard hidrogénelektród készülhet sósavból vagy kénsavoldatból is. Ezt a savat 100-szorosára hígítva, mekkora pH-jú oldatot nyerünk? Mekkora az eredeti oldatok anyagmennyiség-koncentrációja? A standard elektród sajátionra nézve 1 mol/dm3 koncentrációjú. Tehát a [H+] = 1 mol/dm3. 100-szoros hígítással [H+]’ = 0,01 mol/dm3. pH = - lg [H+] = - lg 10-2 = 2 mindkét oldatban. c(HCl) = [H+] = 1 mol/dm3 , mert a sósav egyértékű erős sav. c(H2SO4) = 0,5 . [H+] = 0,5 mol/dm3, mert a kénsav kétértékű, erős sav.

1

2015. május 2. feladat


Számítások pH-val kombinálva 2) 10,00 cm3 0,100 mol/dm3-es sósavhoz 1,00 cm3-es részletekben azonos töménységű NaOH-oldatot adagolunk. Mekkora a pH? A táblázatba írjuk a rész- és végeredményt! VNaOH (cm3) 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00

nHCl (mmol) 1 1-0,1=0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 -

nNaOH (mmol) 0 (0,1)

1,1-1=0,1 0,2

ΣV (cm3) 10 11

[H+] [OH-] (mol/dm3) (mol/dm3) 0,1 10-13 0,9/11=0,082

10-7

20 21 22

10-7 4,76 . 10-3 9,09 . 10-3

pH 1 1,09 1,18 1,27 1,37 1,48 1,60 1,75 1,95 2,28 7 11,7 12,0

pOH 13

7 2,3 2,0

A megoldáshoz szükséges fogalmak, összefüggések: pH = - lg [H+] és pOH = - lg [OH-]

Kv = [H+] . [OH-] = 10-14 mol2/dm6

pH + pOH = 14 A feladat „mechanikusan” oldható, de figyelni kell a reakcióra és a hígításra is. Nagyobb figyelmet az egyenértékpontra kell majd fordítani! Érdemes egy pH-Vmérőoldat grafikont felvázolni ez után. Ezzel a feladattal a sav-bázis titrálás lényegét fogalmazhatjuk meg. a) Mekkora a pH-változás 1 cseppel az egyenértékpont előtti és utáni állapotváltozás során? 1,00 cm3 20 csepp. V1 csepp = 1/20 cm3 = 0,05 cm3 VNaOH = 9,95 cm3

VNaOH = 10,05 cm3

cHCl = 5 . 10 -3 / 19,95 mmol/cm3 = 2,506 . 10 -4 mol/dm3

cNaOH = 5 . 10 -3 / 20,05 mmol/cm3 = = 2,49 . 10 -4 mol/dm3

pH = 3,6

pH = 10,4 Δ pH = 6,8


Számítások pH-val kombinálva 3) 5-ös pH-jú oldatokat készítünk úgy, hogy töményebb oldatokat 100-szorosra hígítunk. Rendelkezésre álló oldatok:

1,000 . 10-3 mol/dm3-es HCl és HF-oldat 1,017 . 10-3 mol/dm3-es HCl és HF-oldat 0,902 . 10-3 mol/dm3-es HCl és HF-oldat

Milyen tömény oldatokból végezzük a hígítást? KHF = 6 . 10-4 mol/dm3 A sósav erős, a hidrogén-fluorid gyenge (középerős) sav. A HCl teljes mértékben ionokra bomlik, azaz ha 1,000 . 10-3 mol/dm3-es HCl-oldatot hígítunk 100-szorosra, akkor éppen 1,000 . 10-5 mol/dm3 lesz a H+-ion koncentrációja, a pH = 5. A HF-nak ennél töményebbnek kell lenni, tehát a lehetőségek közül a 1,017 . 10-3 mol/dm3-es HF-oldat lehet jó. Ezt azért ellenőrizzük. K=

[𝐻 + ][𝐹 − ] [𝐻𝐹]

= 6 . 10-4 mol/dm3

Az 5 pH-jú oldatban [H+] = [F-] = 10-5 mol/dm3, K-val [HF] = 1,667 . 10-7 mol/dm3, azaz cHF = 1,017 . 10-5 mol/dm3 a hígított oldatban. A 100-szor töményebb HF-oldat tehát 1,017 . 10-3 mol/dm3 koncentrációjú.


Számítások pH-val kombinálva 4) Hogyan változik az alábbi vizes oldatok pH-ja elektrolízis során? NaCl

HCl

H2SO4

250 cm3 oldatokat elektrolizálunk 5,00 A erősségű árammal. A savak pH-ja kezdetben 2. a) Egységnyi pH-változás mekkora pH-t eredményez? b) Ennek eléréséhez mennyi ideig kell elektrolizálni? NaCl-oldat: kezdetben pH=7 Elektrolízis során az oldat lúgos kémhatású lesz, tehát pH-ja 8 lesz. pOH = 6 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ Bruttó egyenlettel: 2 NaCl +2 H2O ±2𝑒

2 NaOH + H2 + Cl2

[OH-] = 10-6 mol/dm3 Ha a víz disszociációjától és az oldat esetleges térfogatváltozásától eltekintünk, akkor a 2,5 . 10-7 mol OH--ion a reakció során képződött, → ugyanennyi elektron haladt át a rendszeren az elektrolízis során. Faraday II. törvénye szerint Q = ne . F = 0,0241 C = I . t alapján t = 4,8 . 10-3 s (egy pillanat töredéke elegendő ehhez). HCl-oldat:

2 HCl ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ±2𝑒 H2 + Cl2 alapján az oldat hígul, tehát pH-ja 2-ről 3-ra nő. [H+]:

10-2 mol/dm3

→

10-3 mol/dm3

n(H+):

0,25 . 10-2 mol

→

0,25 . 10-3 mol

2,25 . 10-3 mol H+-ion alakult át, ugyanennyi elektron hatására Q = 217 C

t = 43,4 s

H2SO4-oldat: ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ vízbontás történik: H2O ±2𝑒

H2 + ½ O2

az oldat töményedik, tehát pH-ja 2-ről 1-re csökken. [H+]:

10-2 mol/dm3

→

10-1 mol/dm3

n(H+): 0,25 . 10-2 mol → 0,25 . 10-1 mol ez nem lehet! Az előbbi minta mechanikus követése tévútra vezet. Ui. a kénsav mennyisége nem változott. A kénsav mennyisége – teljes disszociációt feltételezve – 1,25 . 10-3 mol. Tehát az oldat térfogának jelentős csökkenése okozhatja H+-ion-koncentráció növekedését. V’ = 0,025 dm3, tehát ΔV = 0,225 dm3. Ilyen híg oldatoknál sűrűségváltozással nem kell számolni (l. függvénytáblázat). Az elbomlott víz 225 g, ez 12,5 mólnak felel meg, azaz a szükséges elektron 25 mol. Q = 2,41 . 106 C t = 4,825 . 105 s = 134 h azaz majd egy hétig tart a folyamat  Ez a feladat is megerősíti, hogy a pH-változás mögött logaritmikus koncentrációváltozás áll.


Számítások pH-val kombinálva 5) A perklórsav (HClO4) erős sav. 100 cm3 0,500 mol/dm3 koncentrációjú perklórsav-oldathoz öntünk 250 cm3 10,0 g/dm3-es nátrium-hidroxid-oldatot. A keletkezett oldatot 1,00 dm3-re hígítjuk. Mekkora pHjú oldatot nyerünk? Közömbösítés után marad 0,0125 mol NaOH → a hígított oldat 0,0125 mol/dm3- es a hidroxidionra nézve → pOH = 1,9 → pH = 12,1 6) Az ammónia illékony. A tömény ammóniaoldatot tartalmazó palackból már elillanhatott valamennyi gáz. Meghatároztuk töménységét így: sűrűségére 0,89 g/cm3-t mértünk, kis részletét 100-szorosra hígítva 11,2-es pH-jú oldatot nyertünk. a) Hány tömeg%-os a palackban tárolt oldat? b) Hány dm3 20 0C-os gáz 1,0 dm3 vízben oldásával állítható elő ilyen tömény oldat? Kb = 1,8 . 10-5 a, pOH → [OH-] = 1,585 . 10-3 mol/dm3 = [NH4+] K → [NH3] = 0,1395 mol/dm3 → c(NH3) = 0,1411 mol/dm3 az eredeti 100-szor töményebb a sűrűséggel is számolva 27 tömeg% adódik (a feladat eredményei elég érzékenyek a pontosságra) b, 1 dm3 oldatban (890-14,11.17)g = 650 g víz van és 240 g ammónia 1 dm3 vízben 217 mol ammóniát kell oldani, s ez 520 dm3 térfogatú 20 0C-on, standard nyomáson.


Számítások ph-val kombinálva

Recommend Documents